大學有機基礎化學,有機物的酸性強弱比較怎麼看呀?

時間 2021-06-04 21:44:09

1樓:稅駕蘅皋

最常見的一類酸性有機物就是羧酸,其官能團為羧基。羧基即羰基與羥基直接相連,兩者共軛形成離域派鍵。

離域派鍵的形成使羥基氧上的電子雲密度顯著降低(孤立羥基中的氧原子擁有兩對孤電子對,給出一對孤電子形成離域派鍵後,4個電子平均分配給三個原子,相當於氧原子損失了2/3個電子),致使氫氧單鍵這一對電子明顯偏向氧原子,故該鍵易異裂,解離產生氫原子和羧基負離子,就體現出酸性。

羧酸根即羧酸的共軛鹼,其負電荷分散於3個原子上,故鹼性較弱,不易結合質子(因此羧酸鈉、羧酸鉀溶液呈弱鹼性)。而孤立的羥基負離子,其電荷集中於乙個原子上(且由於烴基相對於氫原子具有給電子效應,羥基負離子的負電荷會比氫氧根更加集中),故易結合質子,體現強鹼性(醇鈉是比氫氧化鈉更強的鹼)

羧酸由羧基與R基以單鍵相連而成,不同的羧酸酸性強弱之所以不同,是因為R基對羧基的電子效應不同。

(1)若R基對羧基有吸電子效應,則羥基氧上的電子雲密度進一步降低,因此更易解離出氫離子,酸性增強(R基吸電子效應越強,則羧酸酸性越大);

(2)若R基對羧基有給電子效應,則羥基氧上的電子雲密度會相應公升高,解離出氫離子就相對困難,酸性減弱(R基給電子效應越強,則羧酸酸性越弱)

(3)若R基可與羧基氫成分子內氫鍵,則酸性減弱

以上三種情形,圖中都給有示例。除此之外,R基與羧基氫之間可能還存在場效應,其原理類似於氫鍵,且極其少見,不再贅述。

至於題主提及的間甲氧基苯甲酸、對甲氧基苯甲酸和苯甲酸酸性強弱的比較,定性分析需要用到共振論的知識,畫出這三種物質的共振式來分析電子效應。

在鄰甲氧基苯甲酸中,甲氧基對羧基有分子內氫鍵、給電子共軛效應(共振式說明羧基的α-碳帶有部分負電荷,從而增大了羧基的電子雲密度,削弱酸性)和較弱的吸電子誘導效應(氧原子電負性大於碳,西格瑪鍵共用電子對向氧原子偏移),總的電子效應是給電子的,故酸性最弱(比對甲氧基苯甲酸還弱);

在間甲氧基苯甲酸中,甲氧基對羧基無分子內氫鍵(空間取向不允許)、無給電子共軛效應(共振式說明負電荷無法出現在羧基的α-碳上),僅有較弱的吸電子誘導效應,故相對於苯甲酸,間甲氧基苯甲酸酸性較強;

題主可依例畫出對甲氧基苯甲酸的所有共振式,分析甲氧基對羧基的電子效應,判斷其酸性強弱(另一位答主給出的pKa資料是合理的,可作參考)。

利用共振論知識分析亦可知,在芳香親電取代反應中,甲氧基是鄰對位定位的致活基(可令苯環鄰對位帶有部分負電荷,親電試劑更容易與富電子的位點反應);而在芳香親核反應中,它具有間位定位效應(親核試劑與富電子的位點相排斥)。

也存在不含羧基的酸性有機物,典型的有苯酚和磺酸。

苯酚的酸性也需要用共振論來解釋,苯酚負離子的負電荷由於共軛離域而分散在整個苯環上,故而較為穩定,因此苯酚易解離出氫離子。

磺酸就是將硫酸中的乙個羥基替換為烴基而得到的一類有機物。由於烴基相對於羥基具有給電子效應,故磺酸的酸性比硫酸弱。但若將硫酸中的乙個羥基替換為氟原子,所得的氟磺酸酸性則比硫酸強,這是因為氟原子相對於羥基吸電子效應更強。

2樓:

3-methoxybenzoic acid pKa=4.08Benzoic acid pKa=4.204-methoxybenzoic acid pKa=4.

473-位上的甲氧基通過 -I 效應 (誘導效應) 降低了羧基氧的電荷密度,穩定了陰離子,所以 pKa 最小。

4-位上的甲氧基同時存在 +C (O 通過 p-π共軛效應供電子) 和 -I 效應,但 +C 效應更大,因此增加了羧基氧的電荷密度,pKa 最大。

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